PL235426B1 - Urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza - Google Patents

Abstract

Urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza charakteryzuje się tym, że wentylator poprzeczny (2) oddzielony jest deflektorem (3) od pozostałych elementów urządzenia, którymi są: moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza (6) z elektrodami jonizującymi (6a) i z elektrodami osadczymi (6b), moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza (7) z porowatą przegrodą (7a) zawierającą dwutlenek tytanu - TiO2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A (7b) lub filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych z jonizatorem powietrza, a także filtr z węglem aktywnym (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza, zwłaszcza w grzewczych i klimatyzacyjnych instalacjach kanałowych.

Dotychczas znane są różnego rodzaju urządzenia do oczyszczania powietrza w systemach grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. W urządzeniach tych zanieczyszczenia powietrza najczęściej odseparowuje się na różnego rodzaju materiałach filtracyjnych. Wyróżniane są wówczas filtry wstępnego oczyszczania powietrza wykonane z materiałów włóknistych, których zadaniem jest wydzielenie z powietrza grubszych cząstek aerozolowych. Wyróżniane są też filtry dokładne i końcowe do oczyszczania powietrza z cząstek submikrometrowych. Oprócz urządzeń filtracyjnych znane są również urządzenia do elektrostatycznego oczyszczania powietrza. Mogą to być zarówno urządzenia stacjonarne jak i przenośne.

W zgłoszeniu patentowym US 3191362 opisany jest elektrostatyczny oczyszczacz w kształcie prostopadłościanu, w którym poziomy przepływ powietrza wymuszany jest przez wentylator.

Elektrostatyczny odpylacz o podobnej konstrukcji, z uchwytem do przenoszenia i zasilany z sieci elektrycznej przedstawiony został w zgłoszeniach patentowych US 3108865 oraz US 4261712. Zastosowano w nich układy przetwornikowe napięcia zasilającego prądem stałym wentylator wymuszający ruch powietrza i wysokonapięciowe elektrody odpylacza.

Elektrostatyczne urządzenie do oczyszczania powietrza, które może być komponentem wyposażenia meblowego w pomieszczeniu opisane jest w zgłoszeniu patentowym US 3222848.

Z kolei w zgłoszeniu patentowym US 3191362 przedstawiony jest elektrostatyczny oczyszczacz powietrza z warstwą filtracyjną wypełnioną aktywowanym materiałem. Urządzenie do oczyszczania powietrza, w którym cząstki zanieczyszczeń są elektrycznie ładowane, a następnie są usuwane z powietrza na filtracyjnym materiale zaprezentowano w zgłoszeniu patentowym US 3798879.

W zgłoszeniu patentowym US 20030217642 przedstawione jest rozwiązanie mokrego elektrostatycznego odpylacza gazów, w którym oczyszczany gaz laminarnie opływa elektrody jonizujące, a zanieczyszczenia są osadzane na zwilżanej wodą membranowej elektrodzie zbiorczej.

Przenośny sterylizator powietrza składający się z wentylatora, filtra wstępnego, układu elektrod i filtra z aktywnym węglem pozwalający na usuwanie ozonu ze sterylizowanego powietrza przedstawiony jest w opisie patentowym PL 216622.

Wielowarstwowy elektrostatyczno-mechaniczny filtr powietrza przedstawiono w opisie patentowym US 7258729. Zastosowano w nim materiał filtracyjny o niskim oporze przepływu powietrza, który umieszcza się pomiędzy kilkoma warstwami elektrod.

Urządzenie zaprezentowane w zgłoszeniu patentowym US 3222848 posiada wymienne ramki z elektrodami osadczymi, które oczyszcza się po określonym czasie pracy urządzenia. Znane są również konstrukcje elektrostatycznych odpylaczy przystosowane do warunków przemysłowych. W opisie patentowym US 6621136 przedstawiony jest elektrostatyczny odpylacz posiadający centralną wysokonapięciową elektrodę i rozmieszczony wokół niej porowaty materiał zatrzymujący naładowane cząstki aerozolowe. W zgłoszeniu patentowym US 3400513 zaprezentowany jest elektrostatyczny odpylacz wykonany w postaci zwężki kanałowej przypominającej strumienicę. Natomiast opis patentowy US 6783575 oraz zgłoszenie patentowe US 3798879 przedstawiają elektrostatyczne filtry do oczyszczania powietrza wewnątrz kanałów wentylacyjnych.

Znanych jest wiele rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń do jonizowania powietrza. Wszystkie urządzenia do jonizowania powietrza można podzielić na dwie główne grupy różniące się sposobem wytwarzania jonów. Klasycznymi urządzeniami określa się tzw. jonizatory ostrzowe, w których jony wytwarzane są pomiędzy wysokonapięciowymi elektrodami. Drugą grupę stanowią jonizatory termoemisyjne, w których jony generowane są dzięki elektronom emitowanym przez rozgrzane elementy metalowe. Stosowane są też jonizatory wykorzystujące lampy wyładowcze emitujące promieniowanie UV. W opisie patentowym US 6850403 przedstawione jest urządzenie oraz metoda generowania dodatnich i ujemnych jonów powietrza przez odizolowany od siebie zestaw elektrod. Ilość generowanych jonów jest regulowana napięciem prądu zasilającego elektrody. Układ i metoda obróbki powietrza poprzez stosowanie bipolarnej jonizacji oraz wykorzystanie do tego celu generatora wprowadzającego jony bezpośrednio do strumienia powietrza przedstawione są w opisie patentowym US 8564924. W zgłoszeniu patentowym US 20050031503 opisany jest układ do jonizacji powietrza wykorzystujący czujnik cząstek do regulacji procesu jonizacji powietrza. Dodatkowo mogą być też stosowane czujniki wytwarzanych podczas jonizacji utleniających gazów i ozonu. Poziom stężenia tych współwystępujących produktów

PL 235 426 B1 świadczy o przebiegu procesu i stopniu jonizacji powietrza. Samo równoważący się bipolarny jonizat or powietrza opisano w zgłoszeniu patentowym US 5055963. Z kolei w zgłoszeniu patentowym US 3047718 przedstawiono generator wytwarzający ujemne jony w gazach. W opisie patentowym US 7170734 opisane jest urządzenie, w którym do jonizowania powietrza wykorzystywane są wyładowania koronowe.

Celem wynalazku jest oczyszczanie, a także jonizowanie powietrza w grzewczych i klimatyzacyjnych instalacjach kanałowych. Instalacje te często wykonywane są we wnękach w podłodze pomieszczeń. Są to miejsca, w których gromadzą się różnego rodzaju zanieczyszczenia, w tym szkodliwe zanieczyszczenia aerozolowe i bioaerozolowe.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza, które posiada w obudowie urządzenia wentylator poprzeczny sąsiadujący z deflektorem oraz filtrem wstępnego oczyszczania powietrza i kratką zabezpieczającą.

Istotą wynalazku jest to, że wentylator poprzeczny oddzielony jest deflektorem od pozostałych elementów urządzenia, którymi są:

• moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza z elektrodami jonizującymi i z elektrodami osadczymi, • moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza z porowatą przegrodą zawierającą dwutlenek tytanu -TiO2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A lub • filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych, a także • filtr z węglem aktywnym.

Wskazane jest, gdy wentylator, moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza oraz moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza i jonizator powietrza połączone są z przetwornicą napięcia zasilającego.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że powietrze jest oczyszczane z różnego rodzaju zanieczyszczeń i zjonizowane. Poprawiana jest w ten sposób jego odczuwalna jakość mająca wpływ na samopoczucie, zdrowie oraz wydajność pracy i nauki.

Wynalazek został przedstawiony na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza w instalacji kanałowej w rozłożeniu, w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 - urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza w instalacji kanałowej w rozłożeniu, w drugim przykładzie wykonania.

Urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza w pierwszym przykładzie wykonania zamontowano we wnęce podłogi pomieszczenia mieszkalnego. Obudowa urządzenia 1 posiadała kształt prostopadłościennej skrzynki. Od strony wlotu powietrza z pomieszczenia wydzielonego za pomocą deflektora 3 zainstalowany był poprzeczny wentylator 2 z silnikiem EC. Za wentylatorem 2 zamocowany był filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4, w postaci kasetowego filtra w klasie filtracji G3 do usuwania grubych cząstek aerozolowych. Za filtrem wstępnego oczyszczania powietrza 4 znajdował się moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6 z pierwszymi w kolejności elektrodami jonizującymi 6a i drugimi elektrodami osadczymi 6b zamontowanymi w odpowiednich ramach wykonanych z materiału elektroizolacyjnego tekstolit ToF-1. Elektrody osadcze 6b oddzielone były od siebie elementami dystansowymi 11. Nad modułem elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6 zamontowany był kolejno moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza 7 z porowatą przegrodą 7a zawierającą 75% TiO2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A 7b oraz filtr z węglem aktywnym 9 w postaci włókniny węglowej i kratka zabezpieczająca 5. W przetwornicy napięcia zasilającego 10 wytwarzane było stałe napięcie 6 kV, które zwielokrotniane w powielaczu napięcia podawane było na elektrody jonizujące 6a i elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Elektrody jonizujące 6a podłączone były do bieguna dodatniego poprzez styki elektryczne elektrod jonizujących 12a, a elektrody osadcze 6b podłączone były do bieguna ujemnego poprzez styki elektryczne elektrod osadczych 12b. Styki elektryczne elektrod jonizujących 12a i styki elektryczne elektrod osadczych 12b umieszczone były na przeciwległych bokach modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Z przetwornicy napięcia zasilającego 10 dostarczane było również stałe napięcie 24 V, którym zasilany był wentylator 2 i zestaw diod elektroluminescencyjnych UV-A 7b modułu fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza 7.

Oczyszczanie i jonizowania powietrza przeprowadzono z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w pierwszym przykładzie wykonania. Oczyszczanie i jonizacja polegały na tym, że powietrze z pomieszczenia doprowadzano za pomocą poprzecznego wentylatora 2 zainstalowanego w obudowie urządzenia 1 z deflektorem 3 na filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4. Z powietrza usunięto grube

PL 235 426 B1 cząstki aerozolowe z 80% skutecznością. Następnie powietrze zostało skierowane pomiędzy elektrody jonizujące 6a, a dalej pomiędzy elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Z powietrza usunięto z 90% skutecznością pozostałe cząstki aerozolowe. Obecne w powietrzu zanieczyszczenia organiczne zostały usunięte w module fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza 7 z 95% skutecznością. Powietrze zostało tam również nasycone anionami tlenu. W dalszej kolejności powietrze oczyszczono z pozostałych zanieczyszczeń chemicznych oraz ubocznych produktów jonizowania takich jak ozon i tlenki azotu na filtrze z węglem aktywnym 9. Oczyszczone i zjonizowane powietrze zostało odprowadzone z powrotem do pomieszczenia poprzez kratkę zabezpieczającą 5. Filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4 wymieniano co czternaście dni ciągłej pracy urządzenia. Co czternaście dni oczyszczano również elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Porowatą przegrodę zawierającą dwutlenek tytanu - TiO2 7a modułu fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza 7 oraz filtr z węglem aktywnym 9 wymieniano po miesiącu pracy urządzenia.

Urządzenie do oczyszczania powietrza w drugim przykładzie wykonania zamontowano we wnęce podłogi pomieszczenia dydaktycznego. Obudowa urządzenia 1 posiadała kształt prostopadłościennej skrzynki. Od strony wlotu powietrza z pomieszczenia wydzielonego za pomocą deflektora 3 zainstalowany był filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4 w postaci kasetowego filtra w klasie filtracji G3 do usuwania grubych cząstek aerozolowych, za którym znajdował się poprzeczny wentylator 2 z silnikiem EC. Za wentylatorem 2 zamocowany był moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6 z pierwszymi w kolejności elektrodami jonizującymi 6a i drugimi elektrodami osadczymi 6b zamontowanymi w odpowiednich ramach wykonanych z materiału elektroizolacyjnego tekstolit ToF-1. Elektrody osadcze 6b oddzielone były od siebie elementami dystansowymi 11. Nad modułem elektrostatycznego oczys zczania powietrza 6 zamontowany był kolejno filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych 8 składający się z warstwy filtracyjnej z nanocząstkami srebra, kondensatorowy jonizator powietrza 8a z elektrodami ostrzowymi oraz filtr z węglem aktywnym 9 w postaci granulowanej i kratka zabezpieczająca 5. W przetwornicy napięcia zasilającego 10 wytwarzane było stałe napięcie 6 kV, które zwielokrotniane w powielaczu napięcia podawane było na elektrody jonizujące 6a i elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Elektrody jonizujące 6a podłączone były do bieguna dodatniego poprzez styki elektryczne elektrod jonizujących 12a, a elektrody osadcze 6b podłączone były do bieguna ujemnego poprzez styki elektryczne elektrod osadczych 12b. Styki elektryczne elektrod jonizujących 12a i styki elektryczne elektrod osadczych 12b umieszczone były na przeciwległych bokach modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Z przetwornicy napięcia zasilającego 10 dostarczane było również napięcie 6 kV do elektrod jonizatora powietrza 8a oraz stałe napięcie 24 V, którym zasilany był wentylator 2.

Oczyszczanie i jonizację powietrza przeprowadzono z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w drugim przykładzie wykonania. Oczyszczanie i jonizacja polegały na tym, że powietrze z pomieszczenia dydaktycznego doprowadzano na filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4 i usuwano grube cząstki aerozolowe z 80% skutecznością. Następnie powietrze za pomocą poprzecznego wentylatora 2 zainstalowanego w obudowie urządzenia 1 z deflektorem 3 zostało skierowane pomiędzy elektrody jonizujące 6a, a dalej pomiędzy elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Z powietrza usunięto z 90% skutecznością pozostałe cząstki aerozolowe. Obecne w powietrzu zanieczyszczenia mikrobiologiczne zostały usunięte na filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych 8 z 97% skutecznością. Powietrze zostało również nasycone anionami tlenu w jonizatorze powietrza 8a. W dalszej kolejności powietrze oczyszczono z pozostałych zanieczyszczeń chemicznych oraz ubocznych produktów jonizacji takich jak ozon i tlenki azotu na filtrze z węglem aktywnym 9. Oczyszczone i zjonizowane powietrze zostało odprowadzone z powrotem do pomieszczenia poprzez kratkę zabezpieczającą 5. Filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4 wymieniano co czternaście dni ciągłej pracy urządzenia. Co czternaście dni oczyszczano również elektrody osadcze 6b modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 6. Warstwę filtracyjną z nanocząstkami srebra w filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych 8 i filtr z węglem aktywnym 9 wymieniano co dwadzieścia osiem dni pracy urządzenia.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do oczyszczania i jonizowania powietrza posiadające w obudowie urządzenia wentylator poprzeczny sąsiadujący z deflektorem oraz filtrem wstępnego oczyszczania powietrza i kratką zabezpieczającą znamienne tym, że wentylator poprzeczny (2) oddzielony jest deflektorem (3) od pozostałych elementów urządzenia, którymi są: moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza (6) z elektrodami jonizującymi (6a) i z elektrodami osadczymi (6b), moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza (7) z porowatą przegrodą (7a) zawierającą dwutlenek tytanu - TiO2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A (7b) lub filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych (8) z jonizatorem powietrza (8a), a także filtr z węglem aktywnym (9).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1 znamienne tym, że wentylator poprzeczny (2), moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza (6) oraz moduł fotokatalitycznego oczyszczania i jonizowania powietrza (7) i jonizator powietrza (8a) połączone są z przetwornicą napięcia zasilającego (10).